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Theoretical and Experimental Study on Laminar Flow and Heat Transfer in One-Porous-Wall Ducts
Dissertation

Theoretical and Experimental Study on Laminar Flow and Heat Transfer in One-Porous-Wall Ducts

Cheng, Yaw Chung
Doctor of Philosophy (PHD), 國立清華大學, 動力機械工程學系
1993

Abstract

層流,熱傳,多孔壁,管槽 Laminar Flow, Heat Transfer, Porous Wall, Duct
由於工程上的應用,有關槽流和其被加熱的多孔壁之間熱傳的分析就 有其需要性。本研究的目的即在進行具多孔壁管槽中層流及熱傳的研究, 而研究的方法包括理論分析和實驗量測。 根據理論分析的結果,在噴 入流時,磨擦係數會增加,而流場發展長度會減少。然而在吸出流時,流 體因在最後被吸光或產生回流而無法發展成永久性的全展流,故對磨擦係 數的影響就相當複雜。當普朗特數固定時,噴入流會使由管壁引起的熱傳 降低,而吸出流則具增強效果。在固定壁雷諾數的方形槽流中,噴入流的 紐索數會隨著普朗特數的增加而降低,但是吸出流的紐索數則會增加。如 果Pr>2,吸出流的紐索數則會在管末端達到-Re Pr的極限值。 利用方 形槽的理論分析結果,在文中已導出流場和熱場的發展長度、發展區和全 展區的磨擦係數,以及發展區和全展區的紐索數之檢量方程式。此種方程 式的適用範圍為-3≦Re ≦20,及 0.001≦x≦1 。所有量測和推導的實驗 數據,包括軸向速度分佈、壓降、磨擦係數、壁溫、流體出口溫度,以及 紐索數均可符合理論分析結果。同時所得到的檢量方程式亦適用於由實驗 數據所推算的磨擦係數和紐索數。

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